NGINX 做负载均衡器

ngnginx二进制包下载地址 ：nginx: download

nginx功能模块帮助文档 ：nginx documentation

nginx yum源配置地址: nginx: Linux packages

Nginx的特点包括 ：

1. 高性能 ：Nginx使用异步非阻塞的事件驱动模型模型，可以同时处理大量的并发连接，而且在高负载和大流量情况下仍然能够保持良好的性能。
2. 轻量级 ：Nginx的代码量较少，占用的内存也较少，使其可以在资源受限的系统中运行，并且在高负载下也不易崩溃。
3. 可扩展性 ：Nginx支持众多的第三方模块，可以根据需要进行自定义开发，实现更多的功能。
4. 高度可靠性 ：Nginx是基于稳定的、成熟的事件驱动架构开发的，能够有效地避免因】代码错误或第三方库问题导致的崩溃，从而保证了服务的高可靠性。
5. 热部署 ：Nginx支持在不停止服务的情况下更新配置文件和软件升级，为用户提供了极大的便利。

在功能方面，Nginx具有 ：

1. HTTP代理与反向代理 ：作为web服务器，Nginx最常用的功能之一是反向代理。它可以根据不同的正则匹配，采取不同的转发策略，并且能够对返回结果进行错误页跳转、异常判断等。如果被分发的服务器存在异常，Nginx可以将请求重新转发给另一台服务器。
2. 负载均衡 ：Nginx提供了多种负载均衡策略，如轮询、加权轮询和ip hash等，以优化请求的分配和处理方式，从而平均分配后端服务器的负载，提高系统的可用性和可靠性。
3. Web缓存 ：Nginx支持对不同的文件做不同的缓存处理。

Nginx 负载均衡模块

ngx_http_upstream_module：用于定义负载均衡策略和后端服务器组的模块。upstream指令用于定义后端服务器组，这些服务器组会被Nginx用来进行负载均衡。

ngx_http_proxy_module：负责将客户端的请求转发到upstream模块定义的后端服务器组。通过proxy_pass指令，Nginx可以将请求发送到指定的服务器组，从而实现负载均衡。

1.upsteram 模块配置

第一台机器：负载均衡

# upstream 配置与http块下，和server块同级。
http {
  upstream test {
          server 192.168.137.30;
          server 192.168.137.40;
  }
  
  server {
          listen 80;
          server_name 192.168.137.10;
          location / {
                  proxy_pass http://test;
                  proxy_set_header Host $http_host;
                  proxy_set_header   X-Real-IP $remote_addr;
                  proxy_set_header   X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
          }
  }
}

其他两台机器：后台真实服务器

server{
        listen 80;
        server_name localhost;

        location / {
                root /test;
                index t1.txt;
        }
}
#
nginx -t
systemctl reload nginx
访问代理服务器

2.Nginx 均衡负载策略：

轮询（Round Robin）：

默认的负载均衡策略。在这种策略下，每个请求会按时间顺序逐一分配到不同的后端服务器节点，确保每个节点平均处理请求。

优点：

1. 简单高效：轮询策略实现起来相对简单，不需要复杂的算法支持，因此在处理请求时效率较高。
2. 自动故障转移：如果某个后端服务器宕机或无法响应，Nginx能够自动检测到并将请求转发到其他健康的服务器上，这样可以提高系统的整体可用性。
3. 均匀分配：在大多数情况下，轮询策略能够保证请求被均匀地分配到各个后端服务器上，从而提高了系统的吞吐量和资源的利用率。

缺点：

1. 会话一致性问题：由于请求可能会被随机分配到不同的服务器上，这可能会导致同一个用户的连续请求落在不同服务器上，从而影响会话的一致性。
2. 缺乏灵活性：轮询策略不会考虑后端服务器的实际处理能力，也不会根据请求的内容进行优化分配，这可能会导致某些服务器过载而其他服务器却处于空闲状态。

  upstream test {
       server 192.168.137.21:80;
       server 192.168.137.22:80;     
}

负载均衡状态配置参数：

down; 表示不在将用户的请求转发到此主机中：即下线虚拟机

backup; 预留的备份机器。当其他所有的非backup机器出现故障时，才会请求backup机器，因此这台机器的压力最轻。

max_fails：表示允许的最大失败次数。当一个后端服务器在 fail_timeout 时间内连续失败这么多次后，Nginx 会将该服务器标记为不可用，不再向其转发请求。默认值为 1。

fail_timeout：表示失败检查的时间间隔。在这个时间段内，如果一个后端服务器的失败次数达到了 max_fails，那么 Nginx 会将其标记为不可用。默认值为 10s。

# down
http {
    upstream test {
        server 192.168.174.21 down;
        server 192.168.174.22;
    }
}

# backup;
http {
    upstream test {
        server 192.168.174.21 backup;
        server 192.168.174.22;
    }
}

# max_fails  fail_timeout
http {
    upstream test {
        server 192.168.174.21 max_fails=3 fail_timeout=30s;
        server 192.168.174.22 max_fails=3 fail_timeout=30s;
    }
}

加权轮询（Weighted Round Robin）：

根据服务器的性能为其分配权重，性能更好的服务器可以处理更多的请求。

优点：

• 性能优化：允许性能更强的服务器处理更多的请求，这样可以充分利用资源，提高整体的处理能力。
• 灵活性：可以根据实际情况调整服务器的权重，以适应不同的负载需求和服务器性能。
• 适应性：在服务器性能差异较大时，能够更好地平衡负载，避免某些服务器过载而其他服务器空闲的情况发生。

缺点：

• 压力集中：在系统启动初期，高权重的节点可能会承受较大的压力，导致机器负载突然增高，而其他机器则处于低负载状态，这可能会影响服务的平滑性。
• 复杂性：相比简单的轮询策略，加权轮询需要更多的配置和管理，增加了系统的复杂性。
• 会话一致性：尽管加权轮询考虑了服务器的性能，但仍然可能导致同一用户的请求被分配到不同服务器，影响会话一致性。

# weight：设置权重
http {
  upstream test {
      server 192.168.174.21 weight=2;
      server 192.168.174.22 weight=1;
    }
}

最少链接（Least Connections）：

Nginx会将新请求分配给当前连接数最少的服务器，这样可以保证服务器间的负载更加均衡。

优点：

• 提高服务器利用率：在高负载情况下，将请求转发给当前连接数较少的后端服务器，可以更有效地利用服务器资源，避免某些服务器过载。
• 适应性强：适用于处理时间不确定或服务器性能差异较大的环境，能够根据实际情况动态调整请求分配，提高整体的处理能力和效率。
• 减少响应时间：通过将请求分配给当前连接数较少的服务器，可以减少用户的等待时间，提高服务的响应速度。

缺点：

• 可能导致空闲：在某些情况下，如果某个服务器的处理能力非常强，可能会导致其他服务器长期处于空闲状态，从而影响其性能和稳定性。
• 可能不公平：如果服务器的处理能力不同，仅仅根据连接数来分配请求可能会导致某些服务器承担更多的负载，而其他服务器则相对较少，这在一定程度上违背了负载均衡的公平性原则。

http {
  upstream test{
	  least_conn;
	  server 192.168.137.21;
	  server 192.168.137.22;
  }
}

IP Hash:

根据客户端IP地址的哈希值来选择服务器，这样可以确保同一用户的请求总是被发送到同一台服务器，有助于实现会话保持。

优点：

• 会话保持：根据客户端IP的哈希值来分配请求，确保来自同一IP的请求被发送到相同的后端服务器。这有助于维持客户端与服务器之间的会话状态，特别是对于需要保持登录状态或其他会话信息的应用来说非常重要。
• 减少响应时间：由于同一用户的请求被定向到同一台服务器，可以减少因服务器间会话恢复而产生的延迟，提高应用的响应速度。

缺点：

• 无法处理高并发：当某个客户端的请求量异常增加时，可能会导致该客户端对应的后端服务器负载过高，而其他服务器却处于相对空闲的状态。

# ip_hash; 声明IP Hash
http {
  upstream test {
	  ip_hash;
      server 192.168.174.21; 
      server 192.168.174.22;   
  }
}

URL Hash：

优点：

• 会话保持：确保相同URL的请求始终被分配到同一台后端服务器，有助于保持会话的一致性，特别适用于需要维护用户登录状态等场景。
• 提高效率：由于相同URL的请求被定向到同一服务器，这可以减少服务器间状态复制的需要，提高缓存效率，尤其适用于后端服务器使用缓存的场景。

缺点：

• 服务器动态变化敏感：如果后端服务器列表发生变化（如增加或减少服务器），可能会导致哈希结果的变化，进而影响到之前已经分配的服务器，这需要在使用中特别注意。

# hash $request_uri; 声明URL Hash
http {
  upstream test {
	  hash $request_uri;
      server 192.168.174.21; 
      server 192.168.174.22;   
  }
}

Fair：

根据后端服务器的响应时间进行动态分配请求，实现更合理的负载均衡。nginx本身不支持fair，需要独立安装upstream_fair模块

优点：

• 动态调整：Fair策略能够动态地根据服务器的实际处理能力来分配请求，这样可以更合理地利用服务器资源，提高整体的处理效率。
• 适应性强：对于那些处理能力不一或处理时间不确定的服务器集群，Fair策略能够更好地平衡负载，避免某些服务器过载而其他服务器空闲的情况发生。

缺点：

• 对突发流量敏感：由于Fair策略是根据服务器当前的响应时间来分配请求，因此对于突发流量的处理可能不够迅速，需要一段时间来调整分配策略。
• 可能引起资源分配不均：在服务器性能差异较大的情况下，Fair策略可能会导致性能较好的服务器承担更多的请求，而性能较差的服务器则可能处于较为空闲的状态。

# fair; 声明fair
http {
    upstream test {
        fair;
        server 192.168.174.21;
        server 192.168.174.21;
    }
}

参考链接：GitHub - gnosek/nginx-upstream-fair: The fair load balancer module for nginx